Allgemeine Anforderungen und Funktionen von KühlSystemen für Starkstromtransformatorien

Allgemeine Anforderungen an Kühlsysteme für Starkstromtransformer

• Alle Kühlgeräte müssen gemäß den Herstellerangaben installiert werden;

• Das Kühlsystem mit erzwungener Ölumwälzung muss zwei unabhängige Stromversorgungen mit automatischem Umschaltvermögen haben. Bei Ausfall der Arbeitsstromversorgung muss die Ersatzstromversorgung automatisch aktiviert und akustische und visuelle Signale ausgelöst werden;

• Für Transformer mit erzwungener Ölumwälzung müssen bei Abschaltung eines defekten Kühlgeräts akustische und visuelle Signale ausgelöst und das Ersatzkühlgerät automatisch (bei Wasserkühlung manuell) aktiviert werden;

• Die Hilfsmotoren von Lüftern, Wasser- und Ölpumpen müssen über Überlast-, Kurzschluss- und Phasenfehlerrichtungsschutz verfügen; es müssen Geräte zur Überwachung der Drehrichtung der Ölpumpenmotoren vorhanden sein;

• Für wassergekühlte Wärmetauscher muss die Ölpumpe auf der Ölzuflussseite des Kühlers installiert werden, um sicherzustellen, dass der Öl Druck im Kühler unter allen Bedingungen (außer wenn vom Hersteller anders vorgesehen) um etwa 0,05 MPa größer ist als der Wasserdruck. Auf der Wasserabflussseite des Kühlers muss ein Ablassstöpsel vorgesehen sein;

• Für Transformer mit erzwungener Ölumwälzung und Wasserkühlung muss am Ausgang jeder getauchten Ölpumpe in den Kühler ein Rückschlagventil installiert sein;

• Transformer mit erzwungener Ölumwälzung müssen in der Lage sein, das Einschalten und Ausschalten der Kühler basierend auf Temperatur und/oder Last zu steuern.

Funktion der Transformer-Kühler

Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen dem oberen und unteren Öl in einem Transformer besteht, entsteht durch den Kühler eine Ölkonvektion. Nach der Kühlung im Kühler fließt das Öl zurück in den Tank, wodurch die Temperatur des Transformers reduziert wird.

Kühlmethoden für Transformer-Kühler

• Ölgetränkte natürliche Luftkühlung;

• Ölgetränkte gezwungene Luftkühlung;

• Gezwungene Ölumwälzung mit Wasserkühlung;

• Gezwungene Ölumwälzung mit Luftkühlung;

• Gezwungene Ölumwälzung mit gerichteter Kühlung.

In 500-kV-Umspannwerken verwenden große Transformer in der Regel die Methode der gezwungenen Ölumwälzung mit Luftkühlung, während extra-große Transformer die Methode der gezwungenen Ölumwälzung mit gerichteter Kühlung anwenden.

Arbeitsprinzip der Transformer-Kühler

Traditionelle Starkstromtransformer verwenden handbediente Lüfter, wobei jeder Transformer in der Regel sechs Gruppen von luftgekühlten Motoren hat, die gesteuert werden müssen. Jede Gruppe von Lüftern arbeitet mit thermischen Relais, wobei die Leitungsschaltkreise der Lüfter über Kontakte gesteuert werden. Die Lüfter starten und stoppen basierend auf logischen Entscheidungen, die auf Messungen der Transformatortemperatur und Überlastbedingungen beruhen.

Die mechanischen Kontakte werden hauptsächlich durch manuelle mechanische Kontakte betrieben. Diese traditionelle Steuerung beruht ausschließlich auf manuellem Betrieb. Der größte Nachteil ist jedoch, dass alle Lüfter gleichzeitig starten und stoppen müssen, was bei der Inbetriebnahme starke Einschaltströme erzeugt, die oft Komponenten im Schaltkreis beschädigen. Bei Temperaturen zwischen 45 und 55 Grad Celsius laufen in der Regel alle Lüfter auf voller Kapazität, was zu enormen Energieverschwendungen führt und erhebliche Schwierigkeiten bei der Wartung der Ausrüstung verursacht.

Konventionelle Kühlsteuerungssysteme verwenden hauptsächlich Komponenten wie Relais, thermische Relais und verschiedene kontaktbasierte Logikschaltkreissysteme, mit sehr komplexer Steuerlogik. Während des tatsächlichen Betriebs verbrennen die Kontakte häufig aufgrund wiederholter Kontaktaufnahme und -trennung. Darüber hinaus fehlen den Lüftern notwendige Schutzelemente wie Überlast-, Phasenfehler- und Überstromschutz, was die Betriebssicherheit verringert und die Betriebskosten erhöht.

Komponenten von Transformerkühlern mit gezwungener Öl- und Luftkühlung

Der Kühler besteht aus Wärmetauschern, Lüftern, Motoren, Luftkanälen, Ölpumpen und Ölflussanzeigen. Die Kühl-Lüfter dienen dazu, die heiße Luft, die von den Wärmetauschern abgegeben wird, abzuführen. Die Ölpumpe ist am Boden des Kühlers installiert, um das Öl von oben nach unten durch den Wärmetauscher zu zirkulieren. Die Ölflussanzeige ist an einer auffälligen Stelle am unteren Teil des Kühlers installiert, um den Betreibern die Beobachtung des Betriebsstatus der Ölpumpe zu erleichtern.

Funktionen von Transformatortanks und Kühlgeräten

Der Transformatortank dient als äußere Hülle des Transformers, enthält den Eisenkern, Wicklungen und Transformatorkühlöl und bietet eine gewisse Wärmeabgabe.

Die Funktion des Transformer-Kühlgeräts besteht darin, durch den Wärmetauscher eine Ölumwälzung zu erzeugen, wenn eine Temperaturdifferenz im oberen Öl des Transformers besteht. Dies ermöglicht es, das Öl im Wärmetauscher abzukühlen, bevor es in den Tank zurückfließt, was die Temperatur des Transformatorkühloils effektiv reduziert. Um die Kühlleistung zu verbessern, können Maßnahmen wie Luftkühlung, gezwungene Öl- und Luftkühlung oder gezwungene Öl- und Wasserkühlung ergriffen werden.